Les cristaux de temps sont des phases quantiques de la matière qui oscillent spontanément, à la manière d'un diapason dont l'écho ne s'éteint jamais. Si un cristal spatial ordinaire répète un motif atomique dans l'espace, brisant la symétrie de translation, un cristal temporel manifeste une périodicité dans le temps, brisant la symétrie de translation temporelle. Le concept a été proposé en 2012 par Frank Wilczek, qui a suggéré la possibilité d'un système qui se meut et revient à son état initial sans dépense d'énergie.
Récemment, des scientifiques ont réussi à réaliser de tels états sur des puces quantiques, en utilisant des méthodes de contrôle et de mesure précises des qubits. Les cristaux temporels observés présentent divers motifs d'oscillation : leur rythme peut être discret (par sauts) ou continu (régulier), et peut inclure des types plus exotiques, comme les quasi-cristaux temporels avec plusieurs fréquences incommensurables. Toute cette diversité a été systématisée dans une sorte de tableau taxonomique — un analogue du modèle standard des particules élémentaires, mais pour les cristaux temporels. Un tel rythme collectif ordonné, résistant aux perturbations, défie l'entropie — la mesure du désordre qui pousse habituellement les systèmes vers l'équilibre. Cette robustesse rapproche les cristaux temporels des pulsars — des étoiles à neutrons dont la rotation produit des impulsions radio strictement périodiques.
La valeur pratique réside dans la création d'horloges ultra-précises et la synchronisation du calcul quantique sans coûts énergétiques supplémentaires. La surprise est que la pulsation éternelle ne nécessite pas de mouvement perpétuel : le cristal ne fait que redistribuer les impulsions externes, comme un diapason qui résonne à sa note fondamentale après un unique coup, sans violer la loi de conservation de l'énergie.
Le premier cristal temporel a été assemblé à partir de dix atomes d'ytterbium refroidis au laser — comme un minuscule orchestre avec une partition infinie.
Comme dans le film « Un jour sans fin », où le temps est bouclé, les cristaux temporels présentent un comportement cyclique fondé sur les lois quantiques.